一种1,4-萘醌类衍生物及其制备方法和应用与流程

本发明属于新化合物合成和药物应用领域，涉及一种1,4-萘醌类衍生物，包括合成、活性评价及应用。

技术背景

1,4-萘醌衍生物具有多种生物活性，如抗肿瘤、抗微生物、抗菌、抗病毒、自由基裂解、抗血栓、杀锥虫等活性，具有潜在的药用价值，因而被广泛应用于农业、医药等行业。因此，1,4-萘醌衍生物的合成与活性研究备受关注。

1968年，benjaminp.报道了2-氯-1,4-萘醌的一系列2-胺基衍生物具有抗疟疾活性，但这些衍生物没有磺酰胺基侧链。2009年m.sebti等人从nci化合物库筛选发现了1,4-萘醌衍生物pi-083(nsc-45382)具有抑制卵巢癌t80-hras、胰腺c7-kras和乳腺癌mcf-7的活性，其靶点可能是蛋白酶体(proteasome)。2010年该课题组又报道了pi-083衍生物的合成与蛋白酶体抑制活性。2017年anj.课题组研究发现该化合物还具有提高肺癌细胞化疗敏感性的活性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一类新型1,4-萘醌衍生物的合成与在抗肿瘤和抗糖尿病治疗中的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明合成了一类新型1,4-萘醌衍生物，结构通式i如下：

其中，r1为取代或非取代的芳基、烷基或羟基；r2为氢或卤素；r3为5,6,7,8位取代的卤素、硝基、芳基、羧基、三氟甲基、酯基、烷基或烷氧基；n＝1-8的整数。

结构通式ii如下：

其中，r1为乙酰氨基、丙酰氨基、丁酰氨基、三氟乙酰氨基、r2为氢或卤素；r3为5,6,7,8位取代的卤素、硝基、芳基、羧基、三氟甲基、酯基、烷基或烷氧基。其中n＝4、6-8的整数，即四、六、七、八亚甲基亚胺。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明的反应不需无水无氧操作，操作简便，原料与试剂廉价易得，适合大规模生产和开发。

2、本发明所涉及的1,4-萘醌衍生物具有较好的抗人结肠癌细胞活性。

3、本发明所涉及的1,4-萘醌衍生物具有一定的α-葡萄糖苷酶抑制活性。

附图说明

图1为化合物1的核磁氢谱图；

图2为化合物2的核磁碳谱图；

图3为化合物3的核磁氢谱图；

图4为化合物4的核磁碳谱图；

图5为化合物5的核磁氢谱图；

图6为化合物6的核磁碳谱图；

图7为化合物7的核磁氢谱图；

图8为化合物8的核磁碳谱图；

图9为化合物9的核磁氢谱图；

图10为化合物10的核磁碳谱图；

图11为化合物11的核磁氢谱图；

图12为化合物12的核磁碳谱图；

图13为化合物13的核磁碳谱图。

具体的实施方式

为了理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步说明：下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

一种1,4-萘醌衍生物，通过以下合成路线得到的：

其中制备上述1,4-萘醌衍生物i具体包括下述步骤：

(1)二胺单(boc)2o保护：将(boc)2o(0.2eq.)溶在无水二氯甲烷(50ml)中，在0℃下将(boc)2o的溶液滴加到在氩气保护下的二胺(1.0eq.)的无水二氯甲烷溶液中，将反应混合物在0℃下搅拌1h，然后在室温下反应10h。反应液用饱和nacl水溶液(30ml)洗涤，将有机层用na2so4干燥，过滤后蒸干溶剂，得到中间体iii，为无色油状。

(2)将步骤⑴所得干燥产物iii(1.0eq.)的二氯甲烷(10ml)溶液，加入三乙胺(3.0eq.)和磺酰氯(1.2eq.)，在室温下反应约4h，反应完全后，用二氯甲烷(10ml)稀释，用水洗涤，有机层用na2so4干燥，过滤后蒸干溶剂，硅胶柱色谱纯化得到产物iv，为白色粉末。

(3)酸性条件脱除boc保护基：将步骤⑵得干燥产物iv溶于二氯甲烷中，向溶液中加入三氟乙酸(1.5eq.),反应约2-4h，待反应完全后，将反应混合物减压浓缩，得到产物v。

(4)将步骤⑶的产物v(1.0eq.)加入95％乙醇(15ml)中，加入三乙胺(1.5eq.)与2-氯-1，4-萘醌或其衍生物(1.1eq.),100-120℃加热2-3天，得到红色沉淀物。将反应混合物冷却至室温，过滤得到固体，用乙醇洗涤3-5次。硅胶柱色谱分离纯化得到产物i。

本发明提供的具体制备实施例如下：

实施例1

一种权利要求1所述的1,4-萘醌衍生物的制备方法，步骤如下：

二胺单(boc)2o保护后得到iii，与磺酰氯反应得到iv，酸性条件脱除boc保护基得到v，与1，4-萘醌及其衍生物反应得到一类1,4-萘醌衍生物，反应式为

具体涉及化合物1的合成。

将(boc)2o(3.6g,0.1eq.)溶在无水二氯甲烷(50ml)中，在0℃下将(boc)2o的溶液滴加到在氩气保护下的乙二胺(0.2mol/l,1.0eq.)的无水二氯甲烷溶液中。将反应混合物在0℃下搅拌1h，然后在室温下反应10h。饱和nacl水溶液(30ml)洗涤，将有机层用na2so4干燥，过滤后蒸干溶剂，得到产物iii，为无色油状。

向上述产物iii(1.0eq.)的二氯甲烷(10ml)溶液中加入三乙胺(3.0eq.)和磺酰氯(1.2eq.)，在室温下搅拌反应混合物4-8h。搅拌后，将溶液浓缩，用水洗涤，用na2so4干燥并减压除去溶剂，通过硅胶柱色谱法(乙酸乙酯:正己烷＝2:3)纯化得到白色粉末状产物iv。

将产物iv溶于二氯甲烷，向溶液中滴加三氟乙酸(1.5eq.),反应约2-4h，待反应完全后，将反应混合物减压浓缩，得到产物v。

将产物v(1.0eq.)加入95％乙醇(15ml)中，加入三乙胺(1.5eq.)与2-氯-1，4-萘醌(1.1eq.),100℃加热3天，得到红色沉淀物。将反应混合物冷却至室温，过滤得到固体，用乙醇洗涤3-5次。硅胶柱色谱分离纯化得到红色固体产物i。收率92％。结构参数:¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ8.32(d,j＝8.8hz,2h),8.02(s,2h),7.95(dd,j＝1.6hz,2h),7.83(t,j＝7.6hz,1h),7.75(t,j＝7.6hz,1h),7.31(s,1h),3.81–3.76(m,2h),3.16–3.12(m,2h)；hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc18h14n3o6sclna⁺[(m+na)⁺]:458.0170,found458.0184.

实施例2

化合物2的合成。

实施例2的合成方法同上述化合物1的合成方法。

收率：89％；结构参数:¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ7.95(d,j＝7.6hz,3h),7.83–7.72(m,4h),7.58(d,j＝8.4hz,2h),7.30(s,1h),3.80–3.75(m,2h),3.10–3.07(m,2h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.3,175.9,145.5,139.6,137.8,135.3,133.2,132.2,130.3,129.7,128.8,126.9,126.3,43.5.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc18h14n2o4scl2na⁺[(m+na)⁺]:446.9932,found446.9944.

实施例3

化合物3的合成。

实施例3的合成方法同上述化合物1的合成方法。

收率：94％；结构参数:¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ7.94(t,j＝7.2hz,2h),7.82(t,j＝8.4hz,1h),7.76–7.71(m,2h),7.64(d,j＝7.6hz,2h),7.26(d,j＝8.0hz,3h),3.79–3.74(m,2h),3.07–3.02(m,2h),2.19(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.2,175.8,145.4,143.0,137.8,135.3,133.2,132.2,130.3,130.0,1126.9,126.9,126.2,43.5,21.2.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc19h17n2o4sclna⁺[(m+na)⁺]:427.0480,found427.0490.

实施例4

化合物4的合成。

实施例4的合成方法同上述化合物1的合成方法。

收率：90％；结构参数:¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ7.95(t,j＝4.4hz,2h),7.94–7.81(m,4h),7.74(t,j＝8.4hz,7.2h),7.35(t,j＝8.4hz,8.8h),3.80–3.75(m,2h),3.10–3.07(m,2h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.3,175.9,165.7,163.2,145.6,137.2,137.1,135.3,133.1,132.2,130.3,129.9,129.8,126.9,126.2,116.8,116.6,43.7,43.5.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc18h14n2o4fsclna⁺[(m+na)⁺]:431.0240,found431.0239.

实施例5

化合物5的合成。

实施例5的合成方法同上述化合物1的合成方法。

收率：88％；结构参数:¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ8.41(d,j＝8.0hz,2h),8.09(dd,j＝8.0,4.4hz,5h),7.84(t,j＝6.8hz,1h),7.75(t,j＝8.0hz,1h),3.67(d,j＝6.0hz,2h),2.86(s,2h),1.58(s,2h),1.44(s,2h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.6,175.8,149.9,146.7,146.6,135.4,133.0,132.5,130.3,128.4,126.9,126.2,125.0,125.0,43.7,42.8,28.4,26.6.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc20h18n3o6sclna⁺[(m+na)⁺]:462.0519,found462.0532.

实施例6

化合物6的合成。

实施例6的合成方法同上述化合物1的合成方法。

收率：92％；结构参数:¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.96(d,j＝3.6hz,2h),7.84-7.72(m,5h),7.65(d,j＝8.0hz,2h),7.46(s,1h),3.67(d,j＝6.4hz,2h),2.79(d,j＝6.0hz,2h),1.57(d,j＝6.4hz,2h),1.44(d,j＝6.4hz,2h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.5,175.8,145.5,139.9,137.6,135.3,133.0,132.5,130.2,129.7,128.8,126.9,126.2,43.8,42.8,28.4,26.6.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc20h18n2o4scl2na⁺[(m+na)⁺]:475.0248,found475.0257.

实施例7

化合物7的合成。

实施例7的合成方法同上述化合物1的合成方法。

收率：96％；结构参数:¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.97(t,j＝5.6hz,2h),7.84(t,j＝7.2hz,1h),7.75(t,j＝7.6hz,1h),7.69(d,j＝8.0hz,2h),7.53(t,j＝6.0hz,1h),7.47(s,1h),7.39(d,j＝8.0hz,2h),3.71-3.66(m,2h),2.79-2.74(m,2h),1.63-1.56(m,2h),1.48-1.40(m,2h),2.38(s,3h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.5,175.8,145.5,142.9,137.6,138.1,135.3,133.0,132.5,120.2,120.0,126.9,126.2,43.8,42.8,28.5,26.6,21.3.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc21h21n2o4sclna⁺[(m+na)⁺]:455.0797,found455.0803.

实施例8

化合物8的合成。

实施例8的合成方法同上述化合物1的合成方法。

收率：91％；结构参数:¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ7.97(t,j＝7.2hz,2h),7.83(t,j＝8.4hz,3h),7.74(t,j＝9.2hz,1h),7.63(t,j＝5.6hz,1h),7.48(s,1h),7.40(t,j＝8.8hz,2h),3.69-3.64(m,2h),2.78-2.74(m,2h),1.60-1.53(m,2h),1.44-1.37(m,2h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.6,175.8,165.7,163.2,137.4,137.3,135.4,133.1,132.5,130.3,129.9,129.8,126.9,126.2,116.8,116.6,43.8,42.7,28.4,26.6.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc20h18n2o4fsclna⁺[(m+na)⁺]:459.0541,found459.0552.

1,4-萘醌衍生物ii的制备方法如下：

其中制备上述1,4-萘醌衍生物ii具体包括下述步骤：

(1)将伯胺或仲胺原料(1.0eq.)的二氯甲烷(10ml)溶液，加入三乙胺(3.0eq.)和磺酰氯(1.2eq.)，在室温下反应约4-8h，反应完全后，用二氯甲烷(10ml)稀释，用水洗涤，有机层用na2so4干燥，过滤后蒸干溶剂，硅胶柱色谱纯化得到产物vi。

(2)将步骤上述⑴的产物vi，溶于甲醇中，加入氢氧化钠水溶液(5m，3eq.),回流反应约2-4h，待反应完全后，将反应混合物减压浓缩，用二氯甲烷(10ml)稀释，用水洗涤，有机层用na2so4干燥，过滤后蒸干溶剂，硅胶柱色谱纯化得到产物vii。

(3)将步骤⑵的产物vii(1.0eq.)加入95％乙醇(15ml)中，加入三乙胺(1.5eq.)与2-氯-1，4-萘醌(1.1eq.),100℃加热3天，得到红色沉淀物。将反应混合物冷却至室温，过滤得到固体，用乙醇洗涤3次。硅胶柱色谱分离纯化得到产物ii。

本发明提供的具体制备实施例如下：

实施例9

化合物9的合成。

实施例9的合成方法同上述化合物的合成通法。

收率：74％；结构参数：¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ9.529(s,1h),8.04(t,j＝7.6hz,2h),7.91-7.81(m,3h),7.73(d,j＝8.4hz,2h),7.31(s,1h),7.23(d,j＝8.4hz,2h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.2,177.5,169.2,143.2,142.7,139.0,135.2,135.1,133.9,132.2,132.0,130.9,130.3,127.0,126.7,126.6,126.2,122.8,118.3.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc18h10clf3n2o5sna⁺[(m+na)⁺]:457.9951,found480.8874.

实施例10

化合物10的合成。

实施例10的合成方法同上述化合物的合成通法。

收率：93％；结构参数:¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ12.00(s,1h),9.61(s,1h),8.07(s,1h),7.90-7.80(m,4h),7.25(d,j＝8.0hz,2h),1.93(d,j＝7.2hz,3h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.2,177.5,169.2,144.6,143.0,135.2,134.1,133.2,132.1,131.0,128.30,127.1,126.7,122.0,120.3,23.7.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc18h13cln2o5sna⁺[(m+na)⁺]:404.0234,found427.0144.

实施例11

化合物11的合成。

实施例11的合成方法同上述化合物的合成通法。

收率：95％；结构参数:¹hnmr(400mhz,dmso-d6)δ8.21(dd,j＝1.2,0.8hz,1h),8.15(dd,j＝0.8,0.8hz,1h),7.83-7.72(m,4h),7.11(d,j＝8.8hz,1h),3.30(t,j＝6.0hz,4h),1.72(s,4h),1.60-1.58(m,6h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.3,177.4,143.5,143.1,135.2,134.0,133.5,132.2,130.9,127.2,126.6,122.9,118.9,48.1,28.9,26.8.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc22h21cln2o4sna⁺[(m+na)⁺]:444.0911,found467.0825.

实施例12

化合物12的合成。

将1-叔丁氧羰基哌嗪(0.51g,2.80mmol)溶于四氢呋喃(1.5ml)中，加入4-硝基苯磺酰氯(0.30ml，3.70mmol)和三乙胺(0.24ml,1.74mmol)，加热至60℃反应2h，反应完全后冷却至室温，用乙酸乙酯(10ml)稀释并用饱和nahco3(10ml)洗涤。用乙酸乙酯萃取，用无水mgso4干燥，通过硅胶柱色谱法(0-30％v/v乙酸乙酯/己烷)纯化分离得到纯品。

将4-[4-硝基苯基]-1-叔丁氧羰基哌嗪(0.38g，1.98mmol)悬浮于乙醇和水(10ml)的5:1混合液中，向该溶液中加入铁粉(0.22g,4.0mmol)，然后加入饱和氯化铵溶液(1ml)，并将混合物加热至80℃反应3h。然后，将反应混合物冷却至室温，垫硅藻土过滤。用乙醇(10ml)和乙酸乙酯(50ml)洗涤，并将溶液真空浓缩。所得残余物用二氯甲烷(50ml)和水(20ml)萃取，将有机层用无水mgso4干燥，过滤并浓缩，得到化合物。

将上述产物(3mmol)悬浮于95％乙醇(15ml)中，加入将2-氯-1，4-萘醌(700mg，3.08mmol)，115℃加热3天，待反应完全后，得红色沉淀物。将反应混合物冷却至室温，用水(3×20ml)洗涤，用na2so4干燥并减压除去溶剂。通过硅胶色谱法(乙酸乙酯:己烷＝2:3)纯化得到红色粉末状产物。收率：85％；结构参数:¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.22(d,j＝7.4hz,1h),8.15(d,j＝7.5hz,1h),7.81(t,j＝1.2hz,1h),7.76-7.68(m,4h),7.13(d,j＝8.4hz,2h),3.52(t,j＝4.8hz,4h),3.00(t,j＝4.8hz,4h),1.42(s,9h)；hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc25h26cln3o6sna⁺[(m+na)⁺]:531.1231,found554.1152.

实施例13

化合物13的合成。

将上述化合物12溶于二氯甲烷(15ml)中，然后加入三氟乙酸(5ml)，并在室温下搅拌2h。将有机物浓缩至干，残余物溶于乙酸乙酯和饱和碳酸氢钠的混合物中。将有机物分离，用无水硫酸镁干燥并减压浓缩。收率：98％；结构参数:¹hnmr(400mhz,dmso-d6)9.65(s,1h),8.63(s,2h),8.06(s,2h),7.87(m,2h),7.68(d,j＝8.4hz,2h),7.31(d,j＝8.4hz,2h),3.21(s,4h),3.09(s,4h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6)δ180.3,177.6,144.8,143.0,135.2,134.1,132.1,131.0,128.4,127.8,127.1,126.7,122.5,120.4,43.4,42.6.hrms(esi-tof)m/zcalcd.forc20h18cln3o4sh⁺[(m+h)⁺]:431.0707,found432.0810.

化合物抑制肿瘤细胞增殖实验

细胞(sw480,hct116)培养使用的培养液为1％的青霉素-链霉素溶液，10％的胎牛血清的imdm细胞培养液，培养条件为37℃、含5％co2的恒温培养箱。

取处于对数生长期的sw480和hct116细胞，调整细胞浓度为5×10⁴cell/ml接种于96孔板上，每孔100μl，同时设置空白孔和对照孔。于37℃、5％co2培养箱中培养24h，分别加入终浓度为0.001，0.01，0.1，1，10μm的化合物，每孔0.5μl，每个药物浓度设置3个复孔。空白孔为单纯培养基孔不含有细胞、dmso以及化合物。对照孔为仅加入含相同浓度dmso的完全培养基作用于细胞。置于37℃，5％co2恒温培养箱中，分别于6h，12h，24h，48h后，每孔加入5mg/ml的mtt溶液20μl(用pbs配制，0.22μm滤膜过滤除菌)，置于37℃，5％co2恒温培养箱中继续孵育4h，终止培养。贴壁细胞处理方式小心移除孔内培养上清液，每孔加入100μldmso，悬浮细胞处理方式就是在每孔中继续加入100μl盐酸-异丙醇溶液反复吹打混匀，37℃放置10min后，使紫色结晶物充分溶解，用酶标仪(490nm,630nm)测定各孔的吸光度(od)值，按以下公式计算细胞抑制率。

细胞存活率(％)＝(实验组od-空白组od)/(对照组od-空白组od)×100％

ic50：即细胞存活率为50％时的药物浓度，又称半数有效抑制浓度。根据mtt结果求直线回归方程，并计算每个化合物的ic50值。

化合物1-13以及阳性对照喜树碱的体外抗肿瘤活性结果如表1所示。

表1.化合物1-13以及阳性对照喜树碱的体外抗肿瘤活性

表1结果表明，除化合物3以外，该类化合物对人结肠癌细胞都具有良好的抑制活性。

化合物抑制α-葡萄糖苷酶活性评价

采用微孔板筛选模型，以对硝基苯基-α-d-吡喃葡萄糖为底物，测试化合物不同浓度下的α-葡萄糖苷酶的抑制活性。实验分为空白组、不加抑制剂的对照组和待测样品组。临床使用的α-葡萄糖苷酶抑制剂阿卡波糖作为阳性对照药物。抑制剂和阿卡波糖溶于dmso，dmso溶液在酶测试体系中含量为5％；缓冲液为磷酸盐缓冲液(ph＝6.8，0.05m)，对硝基苯基-α-d-吡喃葡萄糖溶于磷酸盐缓冲液。

(1)空白组：加入缓冲液，总体积200μl。

(2)对照组：加入缓冲液(190μl)和不同浓度的待测样品(10μl)，不加抑制剂。

(3)控制组：加入缓冲液(150μl)、α-葡萄糖苷酶(0.04u，20μl)和底物对硝基苯基-α-d-吡喃葡萄糖(0.5m，30μl)的水溶液。

(4)待测样品组：加入缓冲液(140μl)、α-葡萄糖苷酶(0.04u，20μl)，待测样品的dmso溶液(10μl)和底物对硝基苯基-α-d-吡喃葡萄糖(0.5m，30μl)。

在96孔板中，按照不同实验组，分别加入缓冲液、不同浓度的待测样品、α-葡萄糖苷酶和待测样品的dmso溶液，于37℃温敷5min，再加入底物对硝基苯基-α-d-吡喃葡萄糖，温敷30min，在酶标仪405nm波长处测定吸光度，根据下列公式计算该抑制剂对α-葡萄糖苷酶的抑制率。

od值为酶标仪测试下的吸光度值。

化合物1-13以及阳性对照阿卡波糖的α-葡萄糖苷酶抑制活性结果如表2所示。

表2.化合物1-11以及阳性对照阿卡波糖的α-葡萄糖苷酶抑制活性结果

^a阿卡波糖的抑制率为250μm时的抑制率。

由表2结果可以得知，该类化合物在10μm和1μm浓度下对α-葡萄糖苷酶具有一定的抑制活性。